FRP그리드로 보강된 콘크리트 보의 유한요소해석 (Finite Element Analysis of a Concrete Beam Reinforced with FRP Grids)

서지정보

· 발행기관 : 한국복합신소재구조학회
· 수록지 정보 : 한국복합신소재구조학회 논문집 / 13권 / 1호 / 19 ~ 27페이지
· 저자명 : 이정풍, 홍기남, 연영모, 지상원

초록

본 논문은 FRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨 성능을 예측하기 위한 해석적 연구결과를 제시한다. FRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨 성능 예측을 위해 상용구조해석 프로그램인 LS-DYNA를 이용하여 유한요소해석이 수행되었다. 유한요소해석 시 콘크리트와 FRP 그리드 간의 본드-슬립을 고려하였으며, 콘크리트와 FRP 그리드의 구속조건은 BEAM_IN_SOLID 모델이 적용되었다. 이후, 국내 여러 연구자들에 의해 수행된 실험 결과의 재현해석을 통해 제안된 유한요소해석 모델의 정확성이 검증되었다. 최대하중, 최대하중 시의 변위 실험값에 대한 해석값의 비는 각각 0.990, 0.924, 표준편차 각각 0.056, 0.087로 제안된 해석모델은 FRP 그리드로 보강된 콘크리트 보의 휨 성능을 잘 예측할 수 있는 것으로 나타났다. 제안된 유한해석모델을이용하여 콘크리트 보의 인장재로 철근이 아닌 CFRP그리드를 적용하기 위한 매개변수해석이 수행되었으며, 콘크리트 압축강도, FRP그리드의 겹 수, FRP그리드의 유효깊이는 CFRP그리드로 보강된 콘크리트 부재의 휨성능에 중요한 인자임을 확인하였다.

영어초록

This paper presents the results of an analytical study that predicts the bending performance of the concrete beams reinforced with FRP grids. To predict the bending performance, finite element analysis was performed using LS-DYNA, a commercial structural analysis program. The bond–slip between concrete and the FRP grid was considered during the finite element analysis, and the BEAM_IN_SOLID model was applied as the constraint between concrete and the FRP grid. Subsequently, the the accuracy of the proposed finite element analysis model was verified through the experimental results performed by several domestic researchers. The ratios of the analysis values to the displacement experimental values at the maximum load and the maximum load were 0.990 and 0.924 and the standard deviations were 0.056 and 0.087, respectively. A parametric analysis was performed using the proposed finite analysis model to apply the CFRP grid instead of the reinforcing bar to increase the tension in the concrete beam. It was confirmed that the compressive strength of concrete, the number of layers of the FRP grid, and the effective depth of the FRP grid are important factors for the flexural performance of the concrete member reinforced with the CFRP grid.

참고자료

· 없음